Основные конструктивные схемы валковых дробилок приведены на рис. 7.5.1.
Одновалковые дробилки. Схему а (см. рис. 7.5.1), где камера дробления образована поверхностями валка и неподвижной футеровки, применяют при зубчатом валке. Одновалковую зубчатую дробилку используют для дробления угля, агломерата и др. Дробилка состоит из зубчатого валка и колосниковой решетки, шарнирно подвешенной в верхней части рамы.
Нижний конец колосниковой решетки притянут пружиной к регулируемому упору, что позволяет изменять зазор между зубьями и колосниковой решеткой и предохраняет дробилку от поломок при попадании недробимых предметов. Для дробления агломерата на агломерационных фабриках в ряде случаев длиннозубчатые валки устанавливают непосредственно над колосниковой решеткой, по которой движутся пласты агломерата, причем зубья валка проходят в зазоры между колосниками (рис. 7.5.2).
В табл. 7.5.1 приведены технические характеристики отечественных одновалковых длиннозубчатых дробилок. Указанные в ней дробилки предназначены для дробления горячего агломерата температурой 600...850 °С, поэтому для отвода теплоты, поступающей к цапфам вала при непосредственном контакте ротора с горячим агломератом, вал выполняют полым, и в нем предусмотрена циркуляция воды для охлаждения. Станина представляет собой сварную конструкцию из листового проката, в нижней ее части расположены сменные колосники, а боковые стенки облицованы износостойкими плитами. На валу насажены звездочки и дистанционные втулки.
По схемам, представленным на рис. 7.5.1, б, в, выполнены валковые дробилки, принципиально отличающиеся от всех других конструкций. Валки этих дробилок связаны с валом не жестко, а укреплены шарнирно на эксцентриковой его части. По схеме б изготовлена вал-ково-щековая дробилка-гранулятор Gruvilor фирмы Ateler Berazho (Франция). На эксцентриковом валу на роликовых подшипниках закреплен валок, облицованный бандажом с треугольными рифлениями. Верхняя часть неподвижной щеки подвешена на оси, соединенной с боковыми стенками корпуса; нижняя опирается на распорную плиту, состоящую из двух частей, которые соединены между собой болтами. Болты служат предохранителями и срезаются при попадании в камеру дробления недробимых предметов. Распорная плита упирается в регулировочное устройство, что позволяет регулировать зазор между ней и валком.
Машина предназначена для приготовления мелкого щебня с повышенным содержанием зерен кубообразной формы.
В схеме на рис. 7.5.1, в две камеры дробления, поверхность рабочих органов гладкая. По сравнению с дробилкой, выполненной по схеме б, узел крепления валка не имеет принципиальных отличий, а наличие двух камер дробления почти в 2 раза увеличивает производительность машины.
Фирма Vizerhutte (ФРГ) выпускала дробилку Rotecht, выполненную по данной схеме. Дробилка Rotecht снабжена двойным предохранительным устройством: приводной шкив связан с эксцентриковым валом посредством фрикционной муфты, ограничивающей момент, а между щекой и корпусом дробилки расположены предварительно напряженные спиральные пружины, сжимающиеся при попадании недробимых предметов. Фирма освоила производство трех моделей дробилки Rotecht (DxL): 300x330, 500x540 и 800x850 мм.
Фирма Westinhaus (США) изготовила подобную дробилку с валками размерами 800х х600 мм, в которой использовалась гидравлика как для изменения размера выходной щели, так и для предохранения машины при попадании недробимых предметов.
Схема, показанная на рис. 7.5.1, применена в валково-щековой дробилке, впервые предложенной фирмой Diamond (США) для передвижных дробильно-сортировочных установок. На общей раме смонтированы подвижная и неподвижная щеки, а также валок. Подвижная щека имеет сложное движение. Привод валка связан цепной передачей с эксцентриковым валом подвижной щеки.
Материал поступает в камеру дробления, образованную неподвижной и подвижной щеками; раздробленный материал подается на вторую стадию дробления — между вращающимся валком и нижней частью той же подвижной щеки. В эту же камеру дробления может дополнительно поступать мелкий материал. По данным фирмы, использование такой дробилки на 30...40 % снижало массу всей установки, однако эксплуатация показала, что данные дробилки имеют низкую надежность.
Двухвалковые дробилки. Наиболее распространена двухвалковая дробилка, принципиальная схема которой показана на рис. 7.5.1, д. По ней изготовляют большинство отечественных и зарубежных валковых дробилок. Валки вращаются навстречу один другому, захватывают и дробят попавший между ними материал, раздавливая его и частично истирая. Иногда для увеличения истирающего эффекта, необходимого при измельчении некоторых материалов, валкам сообщают разную окружную скорость.
Корпуса подшипников вала одного из валков опираются на пружины и могут перемещаться. В результате этого при попадании недробимого предмета один валок может отойти от другого и пропустить недробимый предмет, после чего под действием пружин возвратиться в исходное положение. Имеются конструкции, в которых подпружинены оба валка. Их применяют там, где в исходном материале много недробимых включений. Технические характеристики отечественных двухвалковых дробилок приведены в табл. 7.5.2.
Привод валков осуществляется так, как показано на рис. 7.5.3.
Широко распространенная двухвалковая дробилка (рис. 7.5.4) выполнена по схеме, прведенной на рис. 7.5.3, а. Шкив 2 (см. рис. 7.5.4) дробилки приводят во вращение электродвигателем, далее через одноступенчатый редуктор, закрытый кожухом 8, вращение передается первому рифленому валку 3, корпусы подшипников которого неподвижно прикреплены к раме / дробилки. Подшипники 7 второго гладкого валка 4 прижаты к упору амортизационными пружинами 5 и могут перемещаться, сжимая пружины, увеличивая зазор между валками и пропуская недробимый предмет. Вращение от первого (ведущего) валка передается второму (ведомому) валку с помощью шестерен с удлиненными зубьями, допускающими изменение межцентрового расстояния между валами валков. Шестерни вращаются в масляной ванне и закрыты кожухом 6.
В последнее время появились конструктивные решения, в которых каждый валок приводится от электродвигателя (см. рис. 7.5.3, б) или через редуктор 3 и карданные валы 4 (см. рис. 7.5.3, в).
Отечественная валковая дробилка (рис.7.5.5), выполненная по схеме, приведенной на рис. 7.5.3, 5, имеет два валка, один из которых гладкий, другой — рифленый. Подшипники одного из валков прикреплены к корпусу 5 дробилки, подшипники другого — к подвижной раме 3, соединенной шарниром 4 с корпусом. В верхней части корпус и рама связаны между собой предохранительным механизмом /, состоящим из системы тяг и пружин, позволяющих регулировать зазор между валками, а также допускающих расхождение валков при попадании недробимого предмета.
В этом случае валок вместе с подвижной рамой и установленным на ней электродвигателем поворачивается вокруг шарнира и зазор между валками увеличивается. После прохождения недробимого предмета пружины возвращают валок в первоначальное положение. Сила, необходимая для дробления материала, обеспечивается предварительным поджатием пружин. Привод каждого валка осуществляется клиноременной передачей от индивидуальных электродвигателей 2, установленных на корпусе и подвижной раме, поэтому при расхождении валков межцентровое расстояние клиноременной передачи не изменяется.
Двухвалковая дробилка с короткозубчатыми валами Магдебургского комбината тяжелого машиностроения им. Э. Тельмана (Германия) выполнена по схеме, показанной на рис. 7.5.3, в. Валки оборудованы мелкими зубьями. Неподвижный валок приводится непосредственно электродвигателем через редуктор, второй подвижный валок — электродвигателем через редуктор и короткий шарнирный вал. Эти дробилки предназначены для дробления пород малой прочности, таких, как, например, глина, мергель, мягкий известняк, гипс, уголь. Комбинат выпускает валковые дробилки трех типоразмеров для первичного и вторичного дробления (табл. 7.5.3).
Конструкцию двухвалковой зубчатой дробилки СМД-153 (рис. 7.5.6) называют дискозубчатой. Применяют ее обычно для грубого дробления угля, а также для дробления других материалов с пределом прочности на сжатие 45...60 МПа. Эксплуатация дробилки допускается как в закрытых помещениях, так и на открытых площадках при температуре окружающего воздуха -40...+40 °С. Для удобства демонтажа валков корпус дробилки разъемный, состоящий из нижней 5 и верхней 4 частей. В боковых частях корпуса дробилки предусмотрены люки 11 для осмотра и ремонта рабочих органов дробилки. К верхней части корпуса прикреплена загрузочная воронка 3. Места разъемов уплотнены резиновыми прокладками.
Для устранения напряжений от изгиба в раме и разгрузки болтов крепления подшипников их корпуса в верхней части соединены между собой стяжками 1. Каждый валок диаметром 1100 и длиной 1000 мм имеет индивидуальный привод от асинхронного двигателя. Вращающий момент от электродвигателя валкам передается с помощью клиноременной передачи 2. Для исключения поломки механизмов дробилки при попадании недробимых тел в камеру дробления приводы дробилки снабжены такими же предохранительными устройствами, как и приводы описанных щековых дробилок.
Зубчатые валки расположены в горизонтальной плоскости, вращаются навстречу один другому с различной частотой (170 и 200 мин-1). Зубчатый валок представляет собой вал 9 квадратного сечения со смонтированными на нем зубчатыми дисками, состоящими из двух полу-звездочек 6 и 7, соединенных между собой болтами 10 из стали 40Х, что обеспечивает возможность замены дисков без демонтажа валка.
Зарубежные фирмы выпускают двухвалковые дробилки разных типоразмеров с зубчатыми, рифлеными и гладкими валками. Технические характеристики зарубежных валковых дробилок приведены в табл. 7.5.4.
Трехвалковые дробилки. Трехвалковая дробилка фирмы Payonir (США) выполнена по схеме, приведенной на рис. 7.5.1, е. Подшипники ведущего вала прикреплены к раме дробилки неподвижно, подшипники двух других валков перемещаются в направляющих и прижимаются пружинами к упорам, регулирующим зазор между валками. Фирма Payonir так же, как и фирма Universal (США), применяет для привода валков автомобильные шины. Упругая деформация шин обеспечивает их зацепление одна за другую как при регулировании зазоров, так и при отходе валков в случае пропуска недробимых предметов.
Отечественная трехвалковая дробилка СМД-130 (рис. 7.5.7), валки которой имеют диаметр 600 и длину 1000 мм, сделана специально для переработки сельскохозяйственных удобрений (нитроаммофоски) от начальной крупности 80 до конечной 3 мм. Но ее можно применять для дробления и других материалов, склонных к налипанию, с малым пределом прочности при сжатии, с теми же размерами начального и конечного продуктов.
Сварной корпус дробилки состоит из трех частей: основания, средней части и кожуха. Части соединены между собой болтовыми креплениями.
На основании 1 предусмотрены опорные площадки, на которых смонтированы корпуса подшипников нижнего валка 2 и опоры для шарнирного крепления рычага 11 в сборе. На боковых стенках средней части корпуса расположены опорные площадки для установки корпусов подшипников верхнего валка 7 и кронштейна натяжного ролика 6. Сверху к средней части прикреплен сварной кожух 8, имеющий загрузочную воронку и аспирационную горловину с фланцем для присоединения к внешней аспирационной системе.
Рычаг 11 внизу шарниром 12 соединен с основанием дробилки, вверху — с амортизирующим устройством, состоящим из двух тяг 5 пружин 4 и маховиков 3 для регулирования натяжения пружин. К средней части рычага прикреплены корпуса подшипников среднего валка 10, а к средней части корпуса — механизм 9 регулирования размера щели между валками. Рычаг в сборе прижат к клиновым гайкам механизма регулирования размера щели пружинами амортизирующих устройств, что дает возможность при попадании недробимых предметов рычагу отклониться в
сторону, увеличив тем самым зазор между валками.
После прохода недробимого предмета пружины возвращают рычаг в рабочее положение, а именно: зазор между верхним и средним валками 10 мм, между средним и нижним 4 мм.
Механизм регулирования размера щели представляет собой клинковые гайки, перемещаемые винтом с правой и левой резьбами. Винт вращают вручную с помощью рукоятки и одноступенчатого редуктора. Этот механизм в принципе аналогичен механизму регулирования щели в щековых дробилках. Рабочая поверхность верхнего валка выполнена рифленой. Применение валков с гофрированными поверхностями позволяет очищать валки путем их сближения.
Четырехвалковые дробилки. Дробилки, выполненные по схеме, приведенной на рис. 7.5.1, ж, представляют собой две пары валков, расположенных одна над другой, т.е. их можно рассматривать как две двухвалковые дробилки, смонтированные в одном корпусе. Верхнюю пару валков изготовляют чаше с рифленой или зубчатой поверхностью, нижнюю, как правило, гладкой. Этим достигают высокой степени дробления. Подобную дробилку применяют на агломерационных фабриках для дробления коксита и угля.
Конструкция отечественной четырехвалковой дробилки со всеми гладкими валками диаметром 900 и длиной 700 мм показана на рис. 7.5.8. Она состоит из рамы 1, ленточного питателя 2, верхней 3 и нижней 4 пары валков и электродвигателей. Верхний правый валок и нижний левый имеют пружинную амортизацию и отходят от неподвижных валков, пропуская недробимые предметы. Дробилка оборудована специальными механизмами для обтачивания бандажей (по одному на каждую пару валков). При этом частота вращения валков равна 58,5 мин-1, а перемещение суппорта с наждачным камнем за один оборот валка составляет 0,3 мм. Ниже приведена техническая характеристика четырехвалковой дробилки, изготовляемой Катав-Ивановским литейно-механическим заводом (Челябинская обл.):
Технические характеристики четырехвалковой дробилки
Размеры, мм:
валков 900x700
кусков питания, мм До 40
Производительность, т/ч До 26
Мощность привода валков, кВт 20...38
Габаритные размеры, мм 3040x4335x3635
Масса, т 25,4
Оригинальные решения четырехвалковых дробилок предложены фирмой Universal (США). На рис. 7.5.9 приведена схема дробилки этой фирмы, у которой на двух валах смонтировано четыре валка различных диаметров, т.е. в одной дробилке как бы две параллельные (сдвоенные) дробилки среднего и мелкого дробления. В данной дробилке обе пары валков регулируются как одно целое, т.е. регулировать валки раздельно нельзя, что является недостатком такой конструкции.
Фирма считает, что данное техническое решение позволило осуществить трехстадийное дробление, не увеличивая значительно размеров установки и потребляемой энергии. Эта схема по сравнению со схемой, представлена на рис. 7.5.1, ж, более эффективна, так как позволяет после каждой стадии дробления проводить рассев готового продукта и направлять на последующее дробление только то, что требуется дробить [11].